DE887846C

DE887846C - Mercury-proof selenium rectifier

Info

Publication number: DE887846C
Application number: DE1948P0006798
Authority: DE
Inventors: Franz Dr-Ing Tuczek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1953-08-27

Description

Quecksilberfester Selengleichrichter Die bisher bekannten Selentrockengleichrichter leiden unter dem Übelstand, daß ihre Sperrfähigkeit durch Spuren von Quecksilberdampf, die z. B. durch Zerbrechen eines Thermometers, Quecksilberschalters oder Quecksilbergleichrichters in die Luft gelangen können, schnell und nachhaltig zerstört wird. Aus der Vollständigkeit dieses Vorganges und dem Umstand, daß er auch bei nicht erhöhten Temperaturen und ohne Strombelastung abläuft, muß man schließen, daß er darauf beruht, daß durch Eindringen von Quecksilber in die aus einer Zinn-Kadmium- oder Zinn-Kadmium-Wismiit-Legierung besteh-ende Deckelektrode die Austrittsarbeit herabgesetzt wird, die den Übergang der Elektronen aus dem Selen in die Elektrode erschwert. Diese Austrittsarbeit stellt aber ihrerseits die Grundlage für das Zustandekommen einer Sperrwirkung dar. Die bisher benutzte #Gegenmaßnahme gegendiese als Quecksilbervergiftung bekannte Erscheinung, den ganzen Gleichrichter mit einem Schutzlack zu überziehen, bleibt ihrer Natur nach unvollkommen, weil es vollständig undurchlässige Lacke nicht gibt, und bringt den Nachteil mit sich, daß die Wärmeabgabe an die Umgebung behindert und dadurch die Belastbarkeit des Gleichrichters herabgesetzt wird.Mercury-proof selenium rectifier The previously known dry selenium rectifier suffer from the disadvantage that their blocking ability is impaired by traces of mercury vapor, the z. B. by breaking a thermometer, mercury switch or mercury rectifier can get into the air, is destroyed quickly and sustainably. From the completeness this process and the fact that it is also at not elevated temperatures and runs without a current load, one must conclude that it is based on the fact that through Penetration of mercury into those made from a tin-cadmium or tin-cadmium-bismite alloy Existing cover electrode the work function is reduced, which is the transition the electrons from the selenium into the electrode difficult. This work function provides but in turn the basis for the creation of a blocking effect previously used # countermeasure against this phenomenon known as mercury poisoning, It is their nature to cover the whole rectifier with a protective varnish to imperfect, because there are no completely impermeable lacquers, and brings with the disadvantage that the heat dissipation to the environment is hindered and thereby the load capacity of the rectifier is reduced.

In den bekannten Selengleichrichtern benutzt man ein Selen, das seine Störstellenleitfähigkeit als Mangelhalbleiter einem Zusatz von Halogenverbindungen verdankt. Nun sind sQ1che Elektroden, in die der Austritt von Elektronen aus einem Halbleiter besonders leicht erfolgt, gerade sperrschichtbildend für die- andere Gruppe von Halbleitern, für die Überschußhalbleiter. Bei einem Selen, das gemäß der Erfindung ein Überschußhalbleiter ist, vernichtet ein Eindringen vonü_uecksilber in die Elektrode die Sperrwirkung nicht, sondern unterstützt sie sogar. Infolge seiner Stellung im Periodischen System der Elemente, nach der es etwa gleich leicht Elektronen aufneh.-men und abgeben kann, tritt das Selen als überschußhalbleiter auf, wenn man solche Störstellen in dasselbe eihbauenkann, die Elektronenan das Selengitt-er abgeben, anstatt wie bei dem bisher benutzten Selen Elektronen aus dem Gitter an sich zu ziehen. Dies geschieht, wenn man anstatt Verbindungen mit dem stark eIcktronegativen Halogen solche mit elektropositiven Elementen, im besonderen den stark elektropositiven Alkalirnetallen oder Erdalkalimetallen zusetzt. je stärker die chemische Affinität des Metalls ist, um so eher ist eine Störstellenwirkung von ihm und eine Konstanz dieser zu erwarten. Nachdem -,es sich gezeigt hat, daß der Zusatz der Verbindungen Se.Cl. oder SeBr2 zur Erzeugung einer Mangelleitfähigkeit besonders geeignet ist, in de'nen das Selen als elektropositives Element auftritt, wird man, um überschußleitf ähigkeit zu erhalten, zweckmäßig Verbindungen von dar entsprechenden Form Se.-Metall21 vorzugsweise S.e2-Alkali2, Wie Se2 Na2 wählen, in denen das Selen' als elektronegatives Element auftritt, um- so mehr als mancherlei Tatsachen die Annahme nahelegen, daß Verbindungen der Form Se.-Halogen, als solche in den Mangelstörstellen vorhänden sind.In the known selenium rectifiers, a selenium is used which owes its impurity conductivity as a deficient semiconductor to an addition of halogen compounds. Now, the same electrodes into which the escape of electrons from a semiconductor takes place particularly easily, just form a barrier layer for the other group of semiconductors, for the excess semiconductors. In the case of selenium, which according to the invention is an excess semiconductor, penetration of u_uecksilber into the electrode does not destroy the blocking effect, but actually supports it. As a result of its position in the periodic system of the elements, according to which it can accept and release electrons with approximately equal ease, selenium appears as an excess semiconductor if one can build such impurities in it that release electrons to the selenium grid instead of as with the previously used selenium to attract electrons from the lattice. This happens if, instead of compounds with the strongly corner-negative halogen, compounds with electropositive elements, in particular the strongly electropositive alkali metals or alkaline earth metals, are added. the stronger the chemical affinity of the metal, the more likely an impurity effect and a constancy of this can be expected from it. After -, it has been shown that the addition of the compounds Se.Cl. or SeBr2 for generating a shortage conductivity is particularly useful in the selenium de'nen occurs as an electro-positive element, one is to obtain überschußleitf BILITY, functional connections of corresponding shape is Se.-Metall21 preferably S.e2-Alkali2 how Na2 Se2 in which selenium appears as an electronegative element, all the more so since various facts suggest the assumption that compounds of the form Se-halogen are present as such in the defect sites.

Als sperrschichtbildende Elektroden, auch als Gegen- oder Deckelektroden bezeichnet, sind beim Erfindungsgegenstand solche aus Edelmetallen oder Metallen mit Edelmetallcharakter, wie Nickel und Chrom, wirksam. Um das Ziel der Erfindung zu erreichen, wird daher vorgeschlagen, die dünne und ihr#z-r Struktur nach für Quecksilber durchlässige Deckelektrode aus einem solchen Metall zu machen. Es kann zweckmäßig sein, dem Elektrodenmetall von vornherein Quecksilber beizugleben, z. B. damit die Eigenschaften, des Gleichrichters sich bei Aufnahme von Quecksilber aus der Luft nicht ändern. Um Sperrschichtbildung auf der Seite der Trägerelektrode Zu - vermeiden, ist als Trägermetall ein solches zu verwenden, das eine kleine Austrittsarbeit,zum Selen besitzt, wie z. B. Magnesium oder eine Legierung damit. Durch ihre größere Dicke und ihre Struktur ist diese Elektrode davor geschützt, durch Quecksilberaufnahme zu einer sperrschichtbildenden zu wer-den, was für das einwandfreie Arbeiten des Gleichrichters Bedingung ist.In the subject matter of the invention, electrodes made of noble metals or metals with a noble metal character, such as nickel and chromium, are effective as barrier layer-forming electrodes, also referred to as counter or cover electrodes. In order to achieve the aim of the invention, it is therefore proposed to make the thin cover electrode, which is permeable to mercury according to its structure, from such a metal. It may be useful to add mercury to the electrode metal from the outset, e.g. B. so that the properties of the rectifier do not change when mercury is absorbed from the air. To junction formation on the side of the carrier electrode to - avoid is to use as a base metal such that a small work, has to selenium such. B. Magnesium or an alloy with it. Due to its greater thickness and structure, this electrode is protected from becoming a barrier layer due to the uptake of mercury, which is a prerequisite for the rectifier to work properly.

Claims

PATENT CLAIMS- i. Dry rectifier insensitive to counter-o-mercury vapor with selenium as semiconductor, characterized in that the selenium has excess conductivity, for example through known additions of one or more electropositive elements, preferably the alkali or earth metal <: alimetalle, optionally in the form of compounds, and that the barrier layer forming electrode consists of a weakly electropositive metal or alloys of such, preferably of noble metal or with Ede, Imeta, Ilchgrakter, and that the carrier electrode for the selenium consists of one or more metals of a strongly electrapositive character, for example magnesium, consists.

2. Dry rectifier according to claim i, characterized in that mercury is added to the electrode which forms the barrier layer. Attracted, printed publications: German Patent Nos. 512817, 517347, 736 758; - British Patent Nos. 562 862, 464: 268; German Patent Report, Vol. 4, Physics of Solid Bodies, Part II, p. 113.